一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法技术

本发明专利技术涉及磷酸铁锂电池领域，具体关于一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法；该发明专利技术在化成前采用高温45

A formation method of square aluminum shell lithium iron phosphate battery

【技术实现步骤摘要】
一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法
[0001]本专利技术涉及磷酸铁锂电池领域，尤其是一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法。

技术介绍

[0002]SEI膜的性质极大地影响着锂离子电池的性能。化成过程中，形成SEI膜的量代表消耗的锂离子电池中锂的量，直接决定锂离子电池的容量，因此在生成SEI膜的过程中，消耗的锂量越少越好，即不可逆容量损失越小越好。在锂离子电池循环过程中，如果SEI膜的电子隔绝特性差，则电子会与电解液接触，还原反应会进一步进行，消耗电池中锂的含量，SEI膜不断生成，造成锂离子电池的循环寿命差。SEI膜形成不完整或发生分解时，嵌入负极的锂会和电解液以及粘结剂反应放热，反应热随着嵌锂量的增加而增大，极大地影响电池的安全性。SEI膜对电池性能有着直接或间接的影响，形成满足要求的SEI膜对提升电池性能有着极大的帮助。
[0003]化成温度一方面影响生成SEI膜的化学反应的反应速率及相应的生成物；当温度升高时，SEI膜的部分组分会发生分解，造成SEI膜破裂，进一步消耗锂存量来生成新的SEI膜。在SEI膜形成过程中，EC直接通过还原反应产生ROCO2Li，随后ROCO2Li转化成Li2CO3，同时产生气体。温度越高，这一过程越剧烈，产生的气体越多，进而在SEI膜上形成的缺陷点越多，而且形成的SEI膜越厚。这为锂离子和溶剂化的溶剂分子的共嵌入提供了更多途径，因此石墨上SEI膜的钝化进一步加深，电池的不可逆容量损失加大。
[0004]CN202120716582.9提供了一种锂电池加工用的真空注液装置，包括箱体，所述箱体内侧由上至下依次设有注射组件和托盘，注液管的外径小于注液孔的孔径，活塞杆压力调节腔分隔为第一压力腔和第二压力腔，第一压力腔与储液腔连通，第二压力腔通过连接管道与弹性吸附件的吸附腔连通，进而在给液过程中原锂电池储液腔中的气体排至第二压力腔中，当完成注液后通过移动活塞减小第二压力腔中的压力，进而去除锂电池注液腔中电解液的气泡。
[0005]锂离子电池的注液多在地表大气压状态下进行，在利用注液管对锂离子电池进行注液时，虽然液体能够进入到锂离子电池内部，但是由于锂离子电池的内部结构的因素，锂离子电池的内部仍存有气泡，导致注液不完整，且影响电池的质量，也影响到化成工艺的完成。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于公开了一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，由本专利技术锂电池化成方法制得的锂电池的极片与隔膜贴合良好，无气泡，化成界面好，内阻小，SEI膜形成致密，电解液不会损失，性能优良。
[0007]上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：
[0008]一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，包括以下步骤：
[0009]S1：注液后高温静置；
[0010]S2：搁置：将磷酸铁锂动力电池装在针床化成柜上，使用电池胶钉固定，搁置5
‑
10min，开真空，控制环境温度，负压抽调电池内部气体，使电芯更紧密；
[0011]S3：恒流充电：搁置完成后，以0.01
‑
0.05C的电流对电池恒流充电，时间90
‑
120min至激活带电状态；开真空，控制环境温度；保证SEI膜充分反应，生成稳定的SEI膜，使产生的所有气体反应出来，降低极化现象，再通过真空抽走，通过高温提高离子电导率和活性物质流动性；
[0012]S4：二次搁置：恒流充电完成后，将电池搁置5
‑
10min，开真空，控制环境温度；
[0013]S5：二次充电：二次搁置完成后，以0.1
‑
0.2C的电流对电池恒流充电，时间120
‑
150min至高压状态；抽真空，控制环境温度；下柜，使用电池胶钉固定封注液孔；
[0014]S6：补注电解液：将电池胶钉拔出，进行注液，负压化成会带走产生的所有气体，同时会抽走部分电解液，补注液，保证电解液的量，激光焊封注液孔，使电池寿命更长；
[0015]S7：二次高温静置老化；
[0016]S8：恒流放电：将磷酸铁锂动力电池组装在针床化成柜上搁置5
‑
10min，环境温度控制在40
‑
80℃，搁置完成后，以0.2
‑
0.5C的电流将电池恒流放电，恒流放电至3.0
‑
3.3V。
[0017]进一步的，所述S1、S7中高温静置温度为45
‑
50℃，静置时间为24
‑
72小时；
[0018]进一步的，所述S2、S3、S4、S5中开真空度为
‑
0.05～
‑
0.095MPa，环境温度控制为40
‑
80℃；
[0019]进一步的，所述S3、S5中充电电压上限为3.65V或3.85V；
[0020]进一步的，所述S6中注液量为总注液量的8
‑
11％；
[0021]进一步的，所述S8中恒流放电深度为为25
‑
40％；
[0022]进一步的，所述电解液中加入一种注液用消泡剂，加量为电解液的质量百分比含量的0.01
‑
0.05％；
[0023]进一步的，所述一种注液用消泡剂，制备方法如下：
[0024]按照质量份数，将14
‑
22份的乙二醇二(3
‑
巯基丙酸酯)、0.1
‑
1.5份的1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑溴盐、4
‑
11份的缩水甘油醚丙烯酸酯、2.2
‑
3.6份催化剂，缓慢加入到100
‑
200份的的乙腈中，升温搅拌反应，减压蒸馏除去乙腈；得到一种注液用消泡剂；
[0025]进一步的，所述催化剂为甲醇钠；
[0026]进一步的，所述反应温度为70
‑
80℃，反应时间为100
‑
300min。
[0027]有益技术效果：
[0028](1)本专利技术化成工艺包括搁置、恒流充电、二次搁置及恒流放电，恒流充电，保证SEI膜充分反应，使所有气体反应出来，降低极化现象，再通过真空抽走，通过高温提高离子电导率和活性物质流动性；恒流放电使电池在25
‑
40％SOC老化，保证电池在老化过程中副反应减少，正负极充分吸收电解液，保证电池容量达到要求。
[0029](2)本专利技术化成前采用高温50
‑
70℃静置老化，化成采用高温(50
‑
60℃)负压方式；高温高压大电流化成因其能有效的缩短化成时间，提高生产效率，对电池施加一定的压力，有利于缩短锂离子的扩散距离，同时能保证电池正负极界面平整、均匀接触，有利于电子的均匀分布；而在化成过程中，施加高温，可以降低电解液的黏度，加速离子的扩散，保证在大电流下，电子与离子迅速结合。
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：注液后高温静置；S2：搁置：将磷酸铁锂动力电池装在针床化成柜上，使用电池胶钉固定，搁置5
‑
10min，开真空，控制环境温度，负压抽调电池内部气体，使电芯更紧密；S3：恒流充电：搁置完成后，以0.01
‑
0.05C的电流对电池恒流充电，90
‑
120min至激活带电状态；开真空，控制环境温度；保证SEI膜充分反应，生成稳定的SEI膜，使产生的所有气体反应出来，降低极化现象，再通过真空抽走，通过高温提高离子电导率和活性物质流动性；S4：二次搁置：恒流充电完成后，将电池搁置5
‑
10min，开真空，控制环境温度；S5：二次充电：二次搁置完成后，以0.1
‑
0.2C的电流对电池恒流充电，时间120
‑
150min至高压状态；抽真空，控制环境温度；下柜，使用电池胶钉固定封注液孔；S6：补注电解液：将电池胶钉拔出，进行注液，负压化成会带走产生的所有气体，同时会抽走部分电解液，补注液，保证电解液的量，激光焊封注液孔，使电池寿命更长；S7：二次高温静置老化；S8：恒流放电：将磷酸铁锂动力电池组装在针床化成柜上搁置5
‑
10min，环境温度控制在40
‑
80℃，搁置完成后，以0.2
‑
0.5C的电流将电池恒流放电，恒流放电至3.0
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3.3V。2.根据权利要求1所述的一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述S1、S7中高温静置温度为45
‑
50℃，静置时间为24
‑
72小时。3.根据权利要求1所述的一种方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，李国华，刘素国，洪励，李陈陈，黄佳尉，史怀军，
申请(专利权)人：天能新能源湖州有限公司，
类型：发明
国别省市：